不同地理种源9年生厚朴的药材质量及早期选择

杨 旭, 杨志玲, 谭 美, 程小燕, 曾平生, 谭梓峰, 李公荣

(1.中国林业科学研究院亚热带林业研究所,浙江 富阳 311400; 2.浙江省林木育种技术研究重点实验室， 浙江 富阳 311400; 3.中国林业科学研究院亚热带林业实验中心，江西 分宜 336600; 4.浙江省磐安县圆塘林场，浙江 磐安 322300)

厚朴(Houpo⊇aofficinalis)分布在亚热带区域，东经119°72′—102°84′，北纬25°41′—33°75′，喜生在海拔300～1 200 m的山地.厚朴是我国第一批二级重点保护树种和二级保护中药材[1-2].除作为中药饮片之外，厚朴还是我国200多余味中成药的主要配方原料[3].

与其他中药材发展模式相似，长久以来人们采集厚朴野生资源入药，导致其野生资源日渐减少和濒危[4-5].随着人口数量激增，野生资源难以满足人们对厚朴药材不断增长的需求，人工药源林成为厚朴商品药材的主要来源[6-8].在没有良种推广前提下厚朴人工药源林的药材质量堪忧，将厚朴药用成分厚朴总酚从3%降至2%[9]，这一现象引起了国内药学专家、林学专家、制药企业及药材流通领域商人的高度关注[10-13].厚朴种质资源、生物学特性及人工林培育等已有许多报道[5-8,10-12]，厚朴产量、生物量及质量方面的研究已取得重大进展[13-20]，但对厚朴种源试验林开展生物量、药材产量和药材质量的长期跟踪研究的报道不多，对不同种源种质品质优劣认识不清，在某种程度上制约了优质资源筛选的进度.本文对来自全国核心主产区20个厚朴地理种源在江西分宜的造林林分，进行生物量、药材产量及药材质量变异特征分析，筛选优良种源，以期为厚朴人工药源林的推广提供依据.

1 材料与方法

1.1 供试材料

参试的20个厚朴种源来自湖南、湖北、广西、贵州、四川等重点产区(表1).种源范围分布较广，纬度24°97′—31°08′N，经度106°02′—119°13′E.种源地的生态因子差异较显著，年均温12.7～20.6 ℃，年降水量1 200～2 194 mm，年日照时长1 184～1 952 h，海拔高度700～2 194 m，无霜期232～308 d.

表1 厚朴种源的地理位置及生态因子Table 1 Geographic location and ecological factors of H.officinalis from different provenances

1.2 试验地概况

试验地位于江西省分宜县中国林业科学研究院亚热带林业实验中心的大岗山实验林场，东经114°29′，北纬27°40′，为亚热带湿润性气候，雨量充沛，阳光充足，气候温和，年均气温17.2 ℃，年均降雨量1 600 mm，年日照1 624 h，无霜期274 d.土壤为典型的南方丘陵红壤，发育良好，土层较厚、肥沃、湿润.

1.3 造林设计

种子处理、贮藏和育苗方法参照标准[21].1年生造林苗木由本研究组2008年春在浙江杭州市富阳区三桥镇统一培育，2007年12月在试验地营造种质资源试验林.采用随机区组设计，各区组及组内小区沿着地力或坡度方向设置，并与之保持垂直，5株小区，5次重复，株行距为3 m×2.5 m.受山地的限制，其中一个区组位于山坡阴面.2017年11月对种质资源试验林进行全木调查.

1.4 指标测定和预估方法

树高和胸径采用皮尺及游标卡尺每木检测.通过数理统计公式[13]预估厚朴生物量和药材产量.

厚朴酚、和厚朴酚的测定方法：参考照文献[22].以十八烷键合硅为填充剂，流动相为甲醇—水(78∶22)，检测波长294 nm.理论板数按厚朴酚峰计算，应不低于3 800.厚朴皮采集时间为2017年6月.

1.5 数据处理

分别建立不同地理种源厚朴的生物量、药材产量及药用成分含量等数据的文档，运用Excel 2010和SPSS 19.0进行统计分析.

2 结果与分析

2.1 不同地理种源厚朴的生物量变异及分配

从表2可知，厚朴总生物量、地上部分生物量和地下部分生物量均值分别为14.37、10.39和3.89 kg；4号和14号种源的总生物量、地上部分生物量和地下部分生物量均达到最大值和最小值，对应的数值分别为24.63、19.33、5.30和9.18、6.13、3.05 kg；总生物量、地上部分生物量和地下部分生物量最大值依次为最小值的2.68、3.15和1.74倍.总生物量、地上部分生物量和地下部分生物量排列前20%的种源为4号、12号、20号和17号.

表2 不同地理种源厚朴的生物量变异及分配Table 2 Variation and distribution of the biomass of 9 year-old H.officinalis from different provenances

变异系数变化最大的性状是地上部分生物量，其值为10.59%～43.69%；总生物量和地下部分生物量变异系数分别为9.14%～37.51%和5.09%～21.65%；变异系统变化值说明遗传分化强度依次为地上部分生物量、总生物量和地下部分生物量，地上部分生物量选择潜力较大.变异区间最大的性状是总生物量，最大值为8.00～22.64 kg，最小值为11.12～13.94 kg；11号种源的地上部分生物量和地下部分生物量之差最大，分别为5.20～17.48 kg和2.80～5.16 kg.

所有种源地上部分生物量和地下部分生物量均值分别占总生物量均值的72.30%和27.70%，地上部分生物量超过了总生物量的三分之二，其中地上部分生物量占总生物量的百分比的最大值为78.48%(4号)，最小值为66.70%(9号).

从表3可知，厚朴地上部分生物量、地下部分生物量和总生物量在区组间差异不显著，种源间差异极显著，说明厚朴生长量的变异主要来源于种源间.地上部分生物量、地下部分生物量和总生物量性状的遗传力分别为0.866、0.849和0.864，说明厚朴地上部分生物量、总生物量和地下部分生物量受高等强度的遗传力控制，各生物量性状的遗传力高低顺序与其变异系数变化高低顺序一致.

表3 不同地理种源厚朴的生物量方差分析及遗传参数估算1)Table 3 Variance analysis of biomass and genetic parameter evaluation of 9-year-old H.officinalis from different provenances

1)**表示在0.01水平上差异显著(P<0.01)

2.2 不同地理种源厚朴的药材产量变异及分配

从表4可知，厚朴总药材、干皮药材、枝皮药材和根皮药材的产量均值依次为2.71、1.21、0.46和1.04 kg；其中4号和14号种源的总药材、干皮药材、枝皮药材和根皮药材产量均值分别为最大和最小，最大值分别为最小值的2.49、2.68、1.54和1.77倍.总药材、干皮药材、枝皮药材和根皮药材产量排列前20%的种源排序为4号、12号、20号和17号，与种源的生物量性状的排序完全一致.

表4 不同地理种源厚朴的药材产量变异及分配Table 4 Variation and distribution of the medicinal yield of 9-year-old H.officinalis from different provenances

11号和16号种源的总药材、干皮药材、枝皮药材和根皮药材变异系数均值分别为最大和最小，最大种源变异系数均值分别为其他种源均值的1.82、4.16、1.81和1.83倍.1号和8号种源在干皮药材、枝皮药材、根皮药材等性状上变异区间达到最大和最小；总药材性状变异区间最大值为1.83(4号)，最小值为0.43(8号).

干皮药材、枝皮药材和根皮药材均值占总药材均值的百分比依次为44.65%、16.97%和38.38%，干皮药材产量接近总药材产量的一半.

从表5可知，不同区组间厚朴的干朴、枝朴、根朴及总药材产量性状差异不显著，而不同地理种源厚朴的干朴、枝朴、根朴及总药材产量性状的方差均达到极显著差异，说明厚朴药材产量变异主要来源于种源间.干朴、枝朴、根朴及总药材产量性状的遗传力分别为0.864、0.857、0.868和0.864，说明干朴、枝朴、根朴及总药材产量性状受高强度遗传力的控制.

表5 不同地理种源厚朴药材产量方差分析和遗传参数估算1)Table 5 Variance analysis of medicinal yield and genetic parameter evaluation of 9-year-old H.officinalis from different provenances

1)**表示在0.01水平上差异显著(P<0.01)

2.3 不同地理种源厚朴的药用成分变异

从表6可知，75%种源厚朴的厚朴总酚含量超过了文献[22]的要求，其中厚朴总酚含量在2%～2.5%、2.5%～3.0%、3.0%～4%及>4%的种源分别为总种源数量的20%、40%、10%及5%.厚朴药材总酚排列前10位的种源依次为5号、19号、16号、20号、8号、11号、7号、2号、14号和18号.厚朴酚单项指标高于2%的种源分别是2号、5号、6号、7号、8号、11号、14号、15号、16号、18号、19号及20号等12个，占总种源总数量的60%.

表6 不同地理种源厚朴的药用成分变异Table 6 Variations in the medicinal components of 9-year-old H.officinalis from different provenances

2.4 厚朴种质资源的综合评价

在厚朴地理种源生物量、药材产量及药用成分差异显著的基础上，为合理地选出最适种源，避免单纯考虑某一性状选择最适种源的局限性，参考文献[23-24]，选定Pi隶属函数计算公式对参试种源的地上部分生物量、地下部分生物量、总生物量、干皮产量、枝皮产量、根皮产量、总药材产量、厚朴酚、和厚朴酚及厚朴总酚等10个指标的进行计算，并求平均值，各指标赋予相同的权重值，综合评定不同种质资源的优劣.计算结果见表7.

从表7可知，4号种源的Pi值最小，接下来依次为12号、20号和17号，Pi值最大的为9号种源.根据优良种源选择原则，按20%的入选率，从20个种源中选出4号、12号、20号和17号等4个种源为江西分宜及相似地区的最优种源；5号和16号种源的Pi值与17号的相近，也值得进一步观察.

表7 厚朴种质资源综合评价表Table 7 Comprehensive evaluation of H.officinalis germplasm from different provenances

3 小结

本研究结果表明：(1)20个种源生长9年生厚朴林分的生物量及药材产量性状在各指标间均达到极显著水平，生物量和药材产量性状的遗传力均很高，为0.84～0.86，说明对这些性状选择都具有较高的价值.按入选比例的20%挑选优良种源，生物量性状和药材产量性状的种源顺序均一致，分别为4号、12号、20号和17号；主要药效成分的种源则是5号、19号、16号和20号，仅20号同时入选生物量、药材产量和主要药效成分前20%种源.(2)以隶属函数分析法获得20个厚朴种源的综合排名，以20%的比例进行种源筛选，4号、12号、20号和17号入选优良种源，这一顺序与生物量及药材产量单独筛选出的种源顺序一致,除综合排名第1名的4号种源厚朴的总酚含量未达到文献[22]的要求，12号、20号和17号3个优良种源厚朴的厚朴总酚均超过了2%，综合排名第5、6名的5号和16号种源的厚朴总酚分别为4.06%、3.14%，在参试的20个种源中处于高水平，值得后期继续观察和筛选；在综合排名较后的其他种源中，通过对厚朴总酚含量较高的19号、8号、11号、7号、2号、6号和18号等种源进行生物量和药材产量的单株筛选，则有望获得优良种质材料.